Mi a különbség a bioreaktor és a vegyi reaktor között?
Nov 03, 2023
Hagyjon üzenetet
A fő különbség a kémiai reaktorok és a bioreaktorok között a tervezésben és a használatukban rejlik.
A kémiai reaktor olyan eszköz, amelyet kémiai reakciók lefolytatására használnak. Általában egy tartályból áll, amely reagenseket, katalizátorokat és közeget tartalmaz. A kémiai reaktorok fő célja, hogy bizonyos körülmények között kémiai reakciókkal előállítsák a szükséges termékeket. A bioreaktor biológiai reakciók vagy folyamatok lebonyolítására használt eszköz. Általában úgy tervezték, hogy megfelelő növekedési feltételeket és környezetet biztosítson a mikroorganizmusok vagy sejtek növekedésének és szaporodásának támogatásához. A bioreaktorok fő célja a szükséges termékek, például fehérjék, sejtmetabolitok vagy más biológiai anyagok előállítása biológiai folyamatokon keresztül. Ezért a fő különbség a kémiai reaktorok és a bioreaktorok között a tervezésben és a használatukban rejlik. A kémiai reaktorokat elsősorban kémiai reakciókhoz, míg a bioreaktorokat elsősorban a biológiai folyamatok támogatására használják.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
A kémiai reaktorok tervezési jellemzői főként a következő pontokat tartalmazzák:
1. Győződjön meg arróla reaktáns molekulái egyenlő tartózkodási idővel rendelkeznek a reaktorban, így a reaktáns koncentrációja és kémiai reakciósebessége a reaktor bármely pontján nem változik az idő múlásával, csak a cső hosszával.
2. A reaktorok jellemzőikis térfogat, nagy fajlagos felület, és térfogategységenként nagy hőátadó terület, így különösen alkalmasak nagy hőhatású reakciókra.
3. A reaktorban a reaktánsok gyors reakciósebessége és áramlási sebessége miatt termelési kapacitása nagy.
4. A reaktorok nagyüzemi és folyamatos vegyszergyártásra alkalmasak.
Ezenkívül a vegyi reaktorok tervezésénél olyan tényezőket is figyelembe kell venni, mint az üzemi nyomás, hőmérséklet, anyagáramlási sebesség és reakciósebesség, valamint a katalizátorok használata. A különböző típusú kémiai reaktorok, mint például a bográcsreaktorok, a csőreaktorok, a toronyreaktorok, az állóágyas reaktorok és a fluidágyas reaktorok mindegyikének megvan a maga sajátossága és alkalmazhatósága.
A kémiai reaktoroknak sok típusa létezik, és az alábbiakban néhány általánosan elterjedt kémiai reaktor található:
1. Vízforraló reaktor: A vízforraló reaktor, más néven tartály- vagy edényreaktor, egy viszonylag egyszerű felépítésű és a különféle reaktorok között széles körben alkalmazható reaktortípus. Használható homogén vagy heterogén reakciókhoz, főleg folyadékfázisban. Ilyen például a heterogén folyékony fázis, a folyadék-szilárd fázis, a gáz-folyadék fázis, a gáz-folyadék szilárd fázis, stb. A bográcsreaktor szerkezete alapvetően négy részből áll: héjból, keverőberendezésből, tengelytömítésből és hőforrásból. csereeszköz.
2. Csőreaktor: A vegyipari gyártásban egy folyamatosan üzemelő, nagy oldalarányú csőreaktor ideális elmozdulásos áramlású reaktornak (PFR) közelíthető. Folyadékfázisú reakciókhoz és gázfázisú reakciókhoz egyaránt alkalmas. Magas nyomásnak ellenálló képessége miatt a PFR különösen alkalmas túlnyomásos reakciókhoz. Előnye a kis térfogat, a nagy fajlagos felület, a kevesebb visszakeverés, a reakcióparaméterek folyamatos változása és az egyszerű szabályozás. A lassú reakciókhoz azonban hosszú csövekre és nagy nyomásesésre van szükség.
3. Dugattyús áramlású reaktor: Ennek a reaktornak az a jellemzője, hogy feltételezzük, hogy nincs fordított keveredés (visszakeverés) a reaktorba különböző időpontokban belépő anyagok között. A reagens a cső hosszában folyik, és a reakcióidő a cső hosszának függvénye. Koncentrációja az áramlás irányával változik egyik keresztmetszetről a másikra.
Ezenkívül különféle típusú kémiai reaktorok léteznek, például többcsöves párhuzamos csöves reaktorok és U-csöves reaktorok.
A bioreaktorok tervezési jellemzői főként a következő pontokat tartalmazzák:
1. Alkalmas nagyüzemi termesztésre: A bioreaktorok nagy térfogattal és felülettel rendelkeznek, amely elegendő helyet biztosíthat a sejtnövekedéshez, és alkalmas nagyüzemi tenyésztésre.
2. Egyenletes keverés: Jó a keverőhatás a bioreaktorban, ami biztosítja a sejtek egyenletes eloszlását a táptalajban, ami elősegíti a sejtnövekedést és az anyagcserét.
3. Fenntartani a megfelelő környezeti feltételeket: A bioreaktorok általában olyan szabályozó eszközökkel vannak felszerelve, mint például a hőmérséklet, a pH és az oldott oxigén, amelyek képesek fenntartani a megfelelő környezeti feltételeket, és megkönnyítik a sejtnövekedést és az anyagcserét.
4. Könnyű kezelhetőség: A bioreaktor működése viszonylag egyszerű, lehetővé téve az olyan kényelmes műveleteket, mint a betáplálás, kisütés, keverés és hőmérséklet szabályozás.
5. Alkalmazkodni több cellatípushoz: A bioreaktorok különféle sejttípusokhoz alkalmasak, mint például baktériumok, élesztőgombák, állati sejtek stb., és a különböző sejttípusok igényei szerint tervezhetők.
6. Biztosítsa a celluláris metabolitok minőségét: A bioreaktor megfelelő környezeti feltételeket tud biztosítani a celluláris metabolitok stabil és megfelelő minőségének biztosításához.
7. A szennyezés elkerülése: A bioreaktor kialakítása rendelkezik a szennyezés elkerülésére szolgáló intézkedésekkel, például tömítőeszközökkel, szűrőkkel stb., amelyek hatékonyan elkerülhetik a külső szennyezés sejttenyészetre gyakorolt hatását.
Különböző típusú bioreaktorok egyedi tervezési jellemzőkkel is rendelkeznek, mint például a keverőtartályos bioreaktorok, amelyeknek olyan előnyei vannak, mint a magas keverési fok és a széleskörű alkalmazkodóképesség, és alkalmasak nagyüzemi termesztésre; A tápközeget levegőkeringetéssel keverő airlift bioreaktornak olyan előnyei vannak, mint a magas oxigéntranszfer hatékonyság és a könnyű kezelhetőség, így alkalmas növényi sejtek nagyüzemi tenyésztésére; Az immobilizált sejt bioreaktor immobilizációs technológiát alkalmaz, amely javíthatja a sejtek stabilitását és a folyamatos tenyésztés hatékonyságát; A könnyű bioreaktor alkalmas növényi sejtek tenyésztésére fényrendszer kiépítésével.
Általános bioreaktorok:
1. Kevert bioreaktor: Ennek a reaktortípusnak az előnyei a magas keverési fok, a széles alkalmazkodóképesség, valamint a hőmérséklet, a pH, az oldott oxigén és a tápanyag-koncentráció könnyű szabályozása a reaktoron belül, így széles körben alkalmazzák a nagyüzemi termesztésben.
2. Légi szállító bioreaktor: A táptalaj levegőkeringtetésen keresztül történő keverésével magas oxigéntranszfer hatásfokkal, viszonylag egyszerű reaktorszerkezettel és működéssel rendelkezik, alkalmas növényi sejtek nagyüzemi tenyésztésére.
3. Immobilizált sejtes bioreaktorok: töltött ágyas bioreaktorokra és fluidágyas bioreaktorokra osztva. A töltetágyas bioreaktor gyakran hajlamos a részecskék törésére és eltömődésére a részecskék közötti összenyomás miatt. A fluidágyas bioreaktorban a folyadék energiáját arra használják fel, hogy a hordozó részecskéket szuszpendált állapotban tartsák, ami jó keverőhatást eredményez. A folyadék nyíróereje és a részecskék ütközése azonban gyakran részecskekárosodást és sejtkiáramlást okoz.
4. Könnyű bioreaktor: A kevert vagy légi szállítású bioreaktor tetejére fényrendszert szerelnek fel, mely növényi sejtek tenyésztésére alkalmas.
5. Dob bioreaktor: Előnyei az egységes szuszpenziós rendszer, az alacsony nyírási környezet, a magas oxigénellátási hatékonyság és a sejtfalak tapadásának megakadályozása, így alkalmas nagy sűrűségű növényi szuszpendált sejtek tenyésztésére.
Összegzés:
A fő különbség a kémiai reaktorok és a bioreaktorok között a tervezésben és a használatukban rejlik. A kémiai reaktorokat elsősorban kémiai reakciókhoz, míg a bioreaktorokat elsősorban a biológiai folyamatok támogatására használják. A kémiai reaktoroknak általában magas hőmérsékleten és nyomáson kell reagálniuk, míg a bioreaktoroknak általában szobahőmérsékleten és nyomáson kell reagálniuk. Ráadásul a kémiai reaktorok reakciósebessége gyorsabb, míg a bioreaktoroké lassabb. A vegyi reaktorokban a termékek koncentrációja általában magas, míg a bioreaktorokban viszonylag alacsony. A kémiai reaktorok szelektivitása alacsony, míg a bioreaktoroké magas.